1. A kapcsolóüzemű tápegység áttekintése
Kapcsoló tápegységegy nagyfrekvenciás elektromos energia átalakító eszköz, más néven kapcsolóüzemű tápegység vagy kapcsolókonverter. A bemeneti feszültséget egy nagy sebességű kapcsolócsövön keresztül nagyfrekvenciás impulzusjellé kapcsolja, majd az elektromos energiát egyik formából a másikba alakítja áttranszformátor, egyenirányító áramkör és szűrő áramkör, és végül stabil, alacsony hullámosságú egyenfeszültséget kap a tápellátáshoz.
A kapcsolóüzemű tápegység előnyei a nagy hatásfok, a jó stabilitás, a kis méret, a könnyű súly, a nagy megbízhatóság, és a különféle berendezések teljesítményigényeihez igazíthatók.
A kapcsolóüzemű tápegységet széles körben alkalmazzák különböző területeken, beleértve az ipari automatizálást, a kommunikációt és az új energiát. Az ipari automatizálás területén a kapcsolóüzemű tápegység stabil tápellátást biztosít különböző automatizálási berendezések számára, hogy biztosítsa a berendezések hatékony és stabil működését.
A kommunikáció területén a kapcsolóüzemű tápegységet széles körben használják vezeték nélküli bázisállomásokban, hálózati berendezésekben stb., hogy biztosítsák a kommunikációs rendszer jelátviteli stabilitását és javítsák a kommunikáció minőségét. Az új energia területén a nap- és szélenergia rendszerekben kiemelt szerepe van a kapcsolóüzemű áramellátásnak, segítve a megújuló energia hatékony felhasználását.
A kapcsolóüzemű tápegység nagyjából négy fő összetevőből áll: bemeneti áramkörből, konverterből, vezérlő áramkörből és kimeneti áramkörből. Az alábbiakban egy tipikus kapcsolóüzemű tápegység sematikus blokkvázlata látható, ennek elsajátítása fontos számunkra, hogy megértsük a kapcsolóüzemű tápegységet.
2. A kapcsolóüzemű tápegységek osztályozása
A kapcsolóüzemű tápegységek különböző osztályozási szabványok szerint osztályozhatók. Az alábbiakban számos általános osztályozási módszer található:
1. Osztályozás bemeneti teljesítmény típusa szerint:
AC-DC kapcsolóüzemű tápegység: a váltakozó áramot egyenárammá alakítja.
DC-DC kapcsolóüzemű tápegység: az egyenfeszültséget egy másik DC feszültséggé alakítja.
2. Munkamód szerinti osztályozás:
Egyvégű kapcsolóüzemű tápegység: csak egy kapcsolócsővel rendelkezik, alacsony fogyasztású alkalmazásokhoz.
Kétvégű kapcsolóüzemű tápegység: két kapcsolócsővel rendelkezik, alkalmas nagy teljesítményű alkalmazásokhoz.
3. Osztályozás topológia szerint:
A topológia szerint nagyjából felosztható Buck, Boost, Buck-Boost, Flyback, Forward, Two-Transistor Forward, Push-Pull, Half Bridge, Full Bridge stb. A kapcsolóüzemű tápegységek további specifikus követelmények és alkalmazások szerint is részletesebben osztályozhatók.
Ezután bemutatjuk az általánosan használt Flyback és Forward alkalmazásokat. A forward és a flyback két különböző kapcsolóüzemű tápegység technológia. Forward kapcsolós tápegység olyan kapcsolóüzemű tápegységre utal, amely előremenő nagyfrekvenciás transzformátort használ a csatolt energia leválasztására, és a megfelelő flyback kapcsolótápegység egy flyback kapcsoló tápegység.
2.1 Forgókapcsolós tápegység
Az előremenő kapcsolóüzemű tápegység a szerkezetben bonyolultabb, de a kimeneti teljesítmény nagyon magas, alkalmas 100W-300W kapcsolóüzemű tápegységre, általában alacsony feszültségű, nagyáramú kapcsolóüzemű tápegységben használják, szélesebb körben használják.
Amint az alábbi ábrán látható, az előremenő kapcsolóüzemű tápellátáshoz, különösen a kapcsolócső bekapcsolásakor, a kimeneti transzformátor közegként működik, amely közvetlenül kapcsolódik a mágneses mező energiájához, az elektromos energia és a mágneses energia egymásba alakul át, így a bemenet és kimenet egyszerre.
A napi alkalmazásban is vannak hiányosságok: ilyen például a fordított potenciál tekercs növelésének szükségessége (a transzformátor primer tekercsének a fordított potenciál által generált kapcsolócső letörésének megakadályozása érdekében), a szekunder több tekercs energiatároló szűrésére, így a flyback kapcsolóüzemű tápegységhez képest költsége magasabb, és az előremenő kapcsolós tápegység transzformátor térfogata nagyobb, mint a flyback kapcsolós tápegység transzformátor térfogata.
Forgókapcsolós tápegység
2.2 Flyback kapcsolóüzemű tápegység
Amint az alábbi ábrán látható, a flyback kapcsolóüzemű tápegység olyan kapcsolós tápegységet jelent, amely egy flyback nagyfrekvenciás transzformátort használ a bemeneti és kimeneti áramkörök leválasztására. Transzformátora nemcsak a feszültséget energiává alakítja át, hanem az energiatároló induktor szerepét is betölti. Ezért a flyback transzformátor hasonló az induktor kialakításához. Minden áramkör viszonylag egyszerű és könnyen vezérelhető. A Flybacket széles körben használják kis fogyasztású 5W-100W alkalmazásokban.
Flyback kapcsolóüzemű tápegységnél a kapcsolócső bekapcsolásakor a transzformátor primer tekercsének árama megemelkedik. Mivel a flyback áramkör kimeneti tekercse ellentétes végű, a kimeneti dióda kikapcsol, a transzformátor energiát tárol, a terhelést pedig a kimeneti kondenzátor látja el energiával. A kapcsolócső kikapcsolásakor a transzformátor primer tekercsének induktív feszültsége megfordul. Ekkor a kimeneti dióda be van kapcsolva, és a transzformátor energiája a diódán keresztül jut a terheléshez, miközben a kondenzátort tölti.
Flyback kapcsolóüzemű tápegység
Az összehasonlításból látható, hogy az előremenő gerjesztés transzformátora csak transzformátor funkciót tölt be, és az egész egy transzformátoros buck áramkörnek tekinthető. A Flyback transzformátor transzformátor funkcióval rendelkező induktornak tekinthető, egy buck-boost áramkör. Általánosságban elmondható, hogy az előre repülés működési elve más, az előre az elsődleges munka a másodlagos munka, a másodlagos nem működik áramtekerccsel az aktuális, általában CCM mód megújítására.
A teljesítménytényező általában nem magas, és a bemeneti és kimeneti, valamint a változó munkaciklus arányos. A Flyback az elsődleges munka, a másodlagos nem működik, a két oldal egymástól függetlenül, általában DCM módban, de a transzformátor induktivitása viszonylag kicsi lesz, és légrést kell hozzáadni, így általában kis és közepes teljesítményre alkalmas.
Az előremenő transzformátor ideális, nincs energiatároló, de mivel a gerjesztési induktivitás véges értékű, a gerjesztőáram miatt a mag nagy lesz, a fluxustelítettség elkerülése érdekében a transzformátornak segédtekercsre van szüksége a fluxus visszaállításához.
A Flyback transzformátor felfogható a csatolt induktivitás egy formájaként, az induktivitás először energiatároló, majd kisütt, a flyback transzformátor bemeneti és kimeneti feszültségei ellentétes polaritással, így a kapcsolócső leválasztásakor a szekunder biztosítja amágneses magreset feszültséggel, és így a flyback transzformátornak nem kell további fluxus-visszaállító tekercset hozzáadnia.
Feladás időpontja: 2024. szeptember 29